Depuis des décennies, les scientifiques cherchent à comprendre comment une planète peut abriter la vie et d'autres non. Une étude parue dans
Nature Astronomy apporte un indice: l'habitabilité serait conditionnée par un équilibre chimique délicat établi durant la formation planétaire, bien avant l'apparition des océans ou d'une atmosphère stable. Cette découverte contredit l'idée selon laquelle la présence d'eau liquide constituerait la principale condition à l'émergence du vivant.
Les éléments clés pour la vie, tels que le phosphore et l'azote, sont essentiels au fonctionnement biologique. Le phosphore, par exemple, se trouve dans l'ADN et l'ARN, les molécules qui portent l'information génétique, et aide les cellules à gérer leur énergie. L'azote, quant à lui, est un composant central des protéines, nécessaires à la construction et au maintien des cellules. Leur disponibilité à la surface d'une planète est donc critique, et elle peut être compromise dès les premiers instants de la formation planétaire.
Vue d'artiste représentant Mars avec de vastes étendues d'eau liquide à sa surface.
Même en présence d'eau liquide, Mars n'aurait pas pu développer la vie telle que nous la connaissons.
Crédit: NASA/MAVEN/The Lunar and Planetary Institute Lors de la formation d'une planète rocheuse, le noyau se constitue par la séparation des matériaux sous l'effet de la gravité. Des métaux denses comme le fer coulent vers le centre, tandis que des éléments plus légers forment le manteau et la croûte. Craig Walton, chercheur à l'ETH Zurich, et son équipe ont découvert que la quantité d'oxygène présente durant cette phase est déterminante. Avec trop peu d'oxygène, le phosphore se lie au fer et descend dans le noyau ; avec trop d'oxygène, l'azote devient volatile et se perd. Ainsi, un équilibre précis est nécessaire pour retenir ces deux éléments à la surface, où la vie peut émerger.
La Terre semble avoir bénéficié de conditions idéales il y a environ 4,6 milliards d'années, tombant dans une plage étroite où phosphore et azote sont tous deux disponibles. En revanche, Mars n'a pas eu cette chance. Selon les modèles informatiques, les niveaux d'oxygène lors de sa formation étaient en dehors de cette zone favorable. Mars possède plus de phosphore dans son manteau que la Terre, mais beaucoup moins d'azote, ce qui rend son environnement moins propice au développement de la vie telle que nous la connaissons.
Cette découverte modifie la façon dont les scientifiques recherchent la vie dans l'Univers. Jusqu'à présent, la présence d'eau était le critère principal. Cependant, même avec de l'eau, une planète peut être chimiquement inadaptée si les éléments essentiels comme le phosphore et l'azote ne sont pas accessibles. Il faut donc considérer la composition chimique lors de la formation, ce qui ajoute une nouvelle dimension aux études d'habitabilité.
Pour vérifier ces conditions à distance, les astronomes peuvent estimer ces paramètres en observant les étoiles. La composition chimique d'une étoile est un indicateur de celle des planètes qui se forment autour d'elle, car elles partagent généralement les mêmes matériaux. Ainsi, pour trouver des planètes habitables, il devient pertinent de cibler les systèmes solaires avec des étoiles similaires en composition à notre Soleil, comme l'indique Walton.
Cette approche permet de restreindre la recherche à des environnements plus prometteurs, bien que cela ne fait pas tout, comme on peut le voir pour les différences entre la Terre et Mars, pourtant situées dans le même système.
En comprenant mieux les processus chimiques à l'œuvre lors de la formation planétaire, les scientifiques peuvent ainsi affiner leurs stratégies pour détecter des mondes habitables. L'étude de notre propre Système solaire, avec ses planètes très différentes les unes des autres, sert de point de référence précieux dans cette quête.